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TFEB與非酒精性脂肪肝關(guān)系的研究進(jìn)展

2016-04-05 16:11:24余琳娜柳唯意馬嵐青
山東醫(yī)藥 2016年42期
關(guān)鍵詞:溶酶體脂質(zhì)脂肪酸

余琳娜,柳唯意,馬嵐青

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院,昆明650032)

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TFEB與非酒精性脂肪肝關(guān)系的研究進(jìn)展

余琳娜,柳唯意,馬嵐青

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院,昆明650032)

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是最常見的肝病之一,近年來研究發(fā)現(xiàn)自噬及脂質(zhì)代謝與NAFLD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。轉(zhuǎn)錄因子EB(TFEB)是雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1下游的調(diào)控因子,可通過促進(jìn)自噬和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá),促進(jìn)脂肪分解,增強(qiáng)脂肪酸-β氧化,降低脂肪沉積及血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平,防止肥胖和代謝綜合征的發(fā)生發(fā)展;TFEB不僅可以影響肝臟脂質(zhì)代謝,還能夠影響全身的脂質(zhì)代謝,有望成為NAFLD治療的新靶點(diǎn)。

非酒精性脂肪肝;自噬;轉(zhuǎn)錄因子EB;脂質(zhì)代謝;代謝綜合征

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一種以肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的慢性進(jìn)展性疾病,其病理變化隨病程的發(fā)展而表現(xiàn)為單純性脂肪變性、脂肪性肝炎(NASH)、脂肪性肝纖維化,最終可進(jìn)展為肝硬化甚至肝癌。NAFLD與胰島素抵抗和肥胖密切相關(guān)[1,2]。全球約有10億人患有NAFLD,不同地區(qū)各階段NAFLD患病率在10%~36%[3,4]。NAFLD也影響兒童和青少年,已經(jīng)成為兒科最常見的肝臟疾病[5],并且在發(fā)達(dá)國家兒童的患病率正逐漸上升[6]。盡管NAFLD的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚,但是NAFLD與脂質(zhì)沉積和脂質(zhì)代謝紊亂密切相關(guān)[7]。在NAFLD的進(jìn)展過程中,脂質(zhì)代謝起著關(guān)鍵作用,然而自噬卻在脂質(zhì)代謝過程中發(fā)揮了重要作用。自噬除了具有清除細(xì)胞內(nèi)病原體和受損細(xì)胞器的作用外[8],在NAFLD中還具有多種病理和生理功能。自噬可以被體外游離脂肪酸誘導(dǎo)[7],并且NAFLD的胰島素抵抗與自噬受損有關(guān)[9,10]。近幾年的研究結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)錄因子EB(TFEB)在自噬途徑和脂質(zhì)代謝中起核心作用。現(xiàn)對(duì)TFEB與NAFLD有關(guān)的研究進(jìn)展綜述如下。

1 TFEB概述

TFEB是雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORC1)下游的調(diào)控因子,受mTORC1負(fù)調(diào)控[11],不僅在溶酶體生物合成、自噬和血管新生等方面發(fā)揮重要作用,還可促進(jìn)體內(nèi)脂類分解[12]。自噬是一個(gè)高度保守的降解系統(tǒng),依賴自噬體與溶酶體的合作,降解細(xì)胞質(zhì)內(nèi)老化的蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)聚集體、脂滴和受損的細(xì)胞器[13,14]。自噬已被證明具有重要的生理調(diào)節(jié)功能,如蛋白質(zhì)折疊、脂滴消化、細(xì)胞器的質(zhì)量控制[15,16]。自噬缺陷在多種病理?xiàng)l件下被發(fā)現(xiàn),包括癌癥、肥胖、脂肪變性、胰島素抵抗和神經(jīng)退行性疾病[17~19]。自噬可由饑餓誘導(dǎo)激活,并在細(xì)胞清除和脂質(zhì)代謝的過程中發(fā)揮重要作用[20]。有研究結(jié)果表明,TFEB是自噬的主要調(diào)節(jié)器,TFEB可正性調(diào)控自噬和溶酶體基因的表達(dá),促進(jìn)自噬體和溶酶體的形成,促進(jìn)自噬體與溶酶體的融合,提高自噬通量,提高細(xì)胞降解溶酶體內(nèi)底物的能力[19~22]。在正常條件下,TFEB主要定位于細(xì)胞質(zhì)中;然而,在特定條件下,比如饑餓或溶酶體功能障礙時(shí),TFEB迅速轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核中,這個(gè)過程由TFEB的磷酸化狀態(tài)控制[20]。磷酸化的TFEB,主要定位于細(xì)胞質(zhì)中,活性喪失;去磷酸化的TFEB遷移入細(xì)胞核中,恢復(fù)活性,發(fā)揮功能[11,21]。有研究結(jié)果顯示,細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶2(ERK2)、mTORC1、蛋白激酶Cβ(PKCβ)可以磷酸化TFEB[21];饑餓可以誘導(dǎo)TFEB從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核內(nèi)遷移[20],遷移入核的TFEB可通過直接與其啟動(dòng)子元件結(jié)合正性調(diào)控其自身的表達(dá)。值得注意的是,使人TFEB在雜合子TFEB-β-半乳糖苷酶(TFEB-β-galactosidase)轉(zhuǎn)基因小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞中過表達(dá)可導(dǎo)致TFEB-β-galactosidase的轉(zhuǎn)錄顯著增加,提示外源性TFEB能誘導(dǎo)內(nèi)源性TFEB的表達(dá)。此外,遷移入核的TFEB除可正性調(diào)控其自身的表達(dá)外,還可調(diào)控自噬通路中相關(guān)基因以及過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)及其靶基因的表達(dá),提示TFEB可通過調(diào)控自噬和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而調(diào)控脂肪分解和脂肪酸-β氧化,從而控制脂質(zhì)代謝[23]。

2 TFEB與NAFLD的關(guān)系

2.1 TFEB介導(dǎo)脂質(zhì)代謝基因的表達(dá)調(diào)控脂質(zhì)代謝 TFEB過表達(dá)時(shí),細(xì)胞脂質(zhì)代謝過程(一元羧酸、脂肪酸、酮體代謝過程)的相關(guān)基因表達(dá)升高。有趣的是,脂質(zhì)生物合成過程(類固醇、脂質(zhì)、類異戊二烯生物合成過程)的相關(guān)基因表達(dá)下降,提示TFEB可調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)[23]。有研究發(fā)現(xiàn),PGC-1α是肝臟脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器,并且饑餓可誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)錄表達(dá)[24,25]。有研究結(jié)果證實(shí),TFEB可直接調(diào)控PGC-1α基因的表達(dá)。值得注意的是,當(dāng)使正常飲食小鼠肝臟TFEB過表達(dá)時(shí),PGC-1α的表達(dá)顯著上調(diào),其上調(diào)水平與饑餓誘導(dǎo)的相似;當(dāng)使小鼠肝臟TFEB過表達(dá)并饑餓時(shí),PGC-1α的表達(dá)水平比僅有饑餓時(shí)更高;然而,當(dāng)使TFEB缺乏時(shí),并不影響PGC-1α的基礎(chǔ)表達(dá),但饑餓誘導(dǎo)PGC-1α表達(dá)的能力卻減弱,提示饑餓誘導(dǎo)PGC-1α表達(dá)的能力依賴于TFEB的表達(dá)水平。此外,當(dāng)使PGC-1α缺乏時(shí),TFEB調(diào)控的脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)顯著下降,提示PGC-1α作為TFEB的下游介導(dǎo)TFEB的功能[23]。

有研究[24,25]發(fā)現(xiàn),饑餓時(shí)PGC-1α通過下游核受體PPARα調(diào)控肝臟脂質(zhì)代謝,提示PGC-1α可通過控制PPARα的活性介導(dǎo)TFEB的功能[23]。饑餓可誘導(dǎo)野生型小鼠PPARα靶基因的表達(dá),但是不能誘導(dǎo)TFEB敲除型小鼠PPARα靶基因的表達(dá),提示饑餓誘導(dǎo)PPARα的活化,有賴于TFEB的存在。以上研究結(jié)果提示,TFEB通過調(diào)控PGC-1α和PPARα以及其靶基因的表達(dá)控制脂質(zhì)代謝[23]。值得注意的是,TFEB正性調(diào)控了脂質(zhì)分解代謝過程中幾個(gè)步驟的基因表達(dá),這些調(diào)節(jié)發(fā)生在細(xì)胞的不同部位,如質(zhì)膜上脂肪酸鏈的轉(zhuǎn)運(yùn)(CD36和FABPs基因)、線粒體(Cpt1、Crat、Acadl、Acads和Hdad基因)和過氧化物酶中(CYP4A基因)脂肪酸的β氧化[23]。TFEB對(duì)脂質(zhì)代謝的大多數(shù)影響似乎是通過TFEB對(duì)PGC-1α-PPARα復(fù)合物直接調(diào)節(jié)產(chǎn)生的。

最近一項(xiàng)研究表明,亨廷頓舞蹈病小鼠體內(nèi)PGC-1α可激活TFEB改善神經(jīng)退行性病變,提示PGC-1α與TFEB之間可能存在相互作用[26]。有研究發(fā)現(xiàn),TFEB基因敲除小鼠禁食24 h后,肝臟內(nèi)脂滴蓄積,肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸-β氧化受損,循環(huán)游離脂肪酸和甘油呈高水平,酮體水平下降,酮體是脂肪酸在肝臟中氧化產(chǎn)生的,提示肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)降解缺陷。此外,TFEB基因敲除的小鼠高脂飲食喂養(yǎng)后,肝臟變大,顏色蒼白,充滿了脂質(zhì)空泡,提示脂質(zhì)降解途徑受損;對(duì)照組小鼠飼喂相同的飲食,與TFEB敲除的小鼠表現(xiàn)類似,但改變相對(duì)較溫和;相反,注射了表達(dá)人類TFEB的腺病毒質(zhì)粒(HDAd-TFEB)的高脂飲食小鼠肝臟表現(xiàn)出正常紅顏色,脂質(zhì)含量顯著降低,質(zhì)量正常。提示TFEB可以調(diào)控肝臟脂質(zhì)降解,同時(shí)表明了TFEB在肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝過程中的重要性[23]。有研究發(fā)現(xiàn),肝臟內(nèi)TFEB功能的獲得或喪失,影響了全身的能量代謝[23]。提示肝內(nèi)TFEB的活性也會(huì)影響外周脂肪代謝,TFEB可能刺激肝臟分泌影響其他組織功能的因子,這個(gè)現(xiàn)象很可能是由PGC-1α和PPARα介導(dǎo)的。眾所周知,PGC-1α和PPARα調(diào)節(jié)分泌型激素的產(chǎn)生[27]。

2.2 TFEB介導(dǎo)自噬調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝 自噬可被饑餓激活,是一個(gè)高度保守的降解系統(tǒng),依賴自噬體和溶酶體的合作,參與分解代謝,產(chǎn)生新的細(xì)胞成分和能量。自噬已被證明具有重要的生理調(diào)節(jié)功能,如蛋白質(zhì)折疊、脂滴消化、細(xì)胞器的質(zhì)量控制。自噬缺陷在多種病理?xiàng)l件下被發(fā)現(xiàn),包括癌癥、肥胖、脂肪變性、胰島素抵抗和神經(jīng)退行性疾病[19]。自噬的機(jī)制及其與健康和疾病的相關(guān)性,在過去的十年中得到廣泛的研究,在最近的綜述中也被全面的描述。

有研究表明,自噬在脂質(zhì)代謝中起核心作用。運(yùn)送脂滴到溶酶體內(nèi),脂質(zhì)在溶酶體內(nèi)水解成游離脂肪酸和甘油,這個(gè)過程稱之為脂肪分解[20,21],說明細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝和溶酶體之間存在緊密聯(lián)系。然而,脂質(zhì)超載抑制自噬,這可能是由于溶酶體膜的成分改變,使其不容易與自噬體融合或通過下調(diào)自噬基因所引起的[28]。恢復(fù)肝細(xì)胞自噬可以改善遺傳性肥胖小鼠的代謝表型,這表明提高溶酶體功能可能成為一種治療肥胖的策略[21]。在遺傳和膳食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型中,自噬明顯下調(diào),特別是肝臟內(nèi)Atg7基因的表達(dá)水平[21]。Atg5或Atg7基因缺失或自噬-溶酶體融合過程受阻能有效降低溶酶體的活化,提示自噬過程中溶酶體的活化依賴于自噬-溶酶體融合[29]。有研究結(jié)果表明,TFEB是自噬的主要調(diào)節(jié)器,TFEB可正性調(diào)控自噬和溶酶體基因的表達(dá),促進(jìn)自噬體和溶酶體的形成,促進(jìn)自噬體與溶酶體的融合,提高自噬通量,提高細(xì)胞降解溶酶體內(nèi)底物的能力[19~22],促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)降解,提示TFEB可通過調(diào)控自噬介導(dǎo)脂質(zhì)降解。自噬可由饑餓誘導(dǎo)激活,并在細(xì)胞清除和脂質(zhì)代謝的過程中發(fā)揮重要作用。但是,在溶酶體蓄積疾病模型小鼠體內(nèi),溶酶體功能障礙改變了能量平衡。此外,沃爾曼病中溶酶體酸性脂肪酶的缺乏會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞內(nèi)脂肪積累。所以在自噬過程中溶酶體的正常功能必不可少,溶酶體介導(dǎo)的自噬過程需要水解酶、酸化機(jī)械和膜蛋白協(xié)同作用[21]。此外,眾所周知,TFEB控制了與溶酶體的結(jié)構(gòu)和功能,包括水解酶、溶酶體膜蛋白和液泡ATP酶(V-ATPase)復(fù)合物密切相關(guān)的靶基因的轉(zhuǎn)錄[21]。阻斷肝細(xì)胞自噬可導(dǎo)致肝臟腫大和肝功能受損[23]。最近研究發(fā)現(xiàn),Atg7基因敲除小鼠肝臟內(nèi)的脂滴、膽固醇和甘油三酯顯著增加,提示了自噬在脂質(zhì)降解中的作用[23]。有研究發(fā)現(xiàn),小鼠肝臟Atg7基因被敲除后,自噬過程被抑制,過度表達(dá)TFEB并沒有緩解肝細(xì)胞脂肪變性,提示TFEB對(duì)脂質(zhì)代謝的影響需要一個(gè)有功能的自噬途徑[23]。盡管自噬底物向溶酶體的傳遞和溶酶體酶的降解是不同的細(xì)胞過程,但是它們都受TFEB的調(diào)控[20]。

2.3 TFEB與肥胖和代謝綜合征的關(guān)系 除了自噬功能與細(xì)胞脂質(zhì)代謝的關(guān)系外,最近有研究表明,自噬改變與高胰島素血癥和胰島素抵抗有關(guān)。在自噬體的形成過程中,LC3的前體(LC3-Ⅰ)被蛋白水解酶裂解并脂化為LC3-Ⅱ,融入自噬體膜[19],可作為自噬體形成的標(biāo)記。p62參與蛋白聚集體的形成,并通過自噬途徑降解[9]。高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠,LC3-Ⅱ水平下降,p62水平升高,同時(shí)伴有肝細(xì)胞自噬相關(guān)基因的表達(dá)下調(diào),提示肝細(xì)胞自噬途徑受損[19]。在遺傳和膳食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型中,細(xì)胞自噬明顯下調(diào),自噬通路障礙導(dǎo)致胰島素信號(hào)通路障礙和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。相比之下,恢復(fù)肥胖小鼠肝臟自噬可以抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,提高肝臟胰島素敏感性,增強(qiáng)全身葡萄糖耐受[21]。升高高脂飲食小鼠和ob/ob小鼠的肝臟自噬相關(guān)基因的表達(dá),自噬功能增強(qiáng),可以改善脂肪肝和胰島素抵抗。TFEB不僅是自噬的主要調(diào)節(jié)器,TFEB還可調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)。有研究證實(shí),TFEB過表達(dá)可以顯著降低小鼠的體質(zhì)量、脂肪沉積、血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平,并且顯著升高脂肪酸氧化率。小鼠高脂飲時(shí),不管是早期(高脂飲食4周時(shí))注射HDAd-TFEB,還是晚期(高脂飲食10周時(shí))注射HDAd-TFEB都可以顯著防止肥胖的發(fā)生、發(fā)展[23]。提示肝臟TFEB過表達(dá)可通過促進(jìn)自噬和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá),促進(jìn)脂肪分解和脂肪酸-β氧化,最終改善肥胖和代謝綜合征。

目前,NAFLD已成為最為常見的肝臟疾病之一,與肥胖、胰島素抵抗、脂質(zhì)沉積以及脂質(zhì)代謝紊亂密切相關(guān)。TFEB通過促進(jìn)自噬和脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá),可以促進(jìn)脂肪分解,增強(qiáng)脂肪酸-β氧化,降低脂肪沉積及血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平,防止肥胖和代謝綜合征的發(fā)生發(fā)展。TFEB不僅可以影響肝臟脂質(zhì)代謝,而且還能夠影響全身的脂質(zhì)代謝,所以TFEB有望成為NAFLD治療的新靶點(diǎn)。

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國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81560099);昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院研究生創(chuàng)新基金。

馬嵐青(E-mail: malanqing@aliyun.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.42.038

R575

A

1002-266X(2016)42-0106-04

2016-07-20)

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